水面舰船负责对指定海域进行搜寻，同时在飞机发现可疑水面目标后，就近赶赴目标所在海面。部分军舰由于配备声纳等反潜设备，因此也具备探测水下飞机残骸的能力。
中国出动最强救援阵容
在失联客机事件发生后，中国立即派出了071级“井冈山”号船坞登陆舰和“绵阳”号护卫舰加入救援行动。据介绍，此次执行搜救任务，“井冈山”舰搭载由14名医护人员组成的医疗分队、由10名潜水员组成的水下搜救分队、由52名陆战队员携带冲锋舟、橡皮艇等救生器材组成的救援兵力和2架舰载直升机。两艘舰艇采取弓形航线展开搜索，航线间隔2海里。井冈山舰启用雷达、光电、红外等全部观测器材，按照前、中、后方向分为3个观察瞭望组，执行24小时不间断瞭望。同时，“井冈山”舰两架舰载直升机以平行和扩展方式组织空中搜索。
解放军海军还派出了第二批增援马航失联飞机搜救行动的军舰，即“海口”舰与“昆仑山”舰。“海口”舰配有4名专业潜水员和救生钓竿、攀爬网等施救设施。而“昆仑山”舰与“井冈山”舰相同，搭载有2架舰载直升机、50名陆战队员和10余艘冲锋舟、橡皮舟等救援设备。事实上，除4艘军舰外，中国还出动了海警3411船、南海救115、南海救101船、海巡31船等救援船前往出事海域执行搜救任务。目前有十余艘救援船处在待命状态，随时准备加入搜救行列。
日本《外交家》杂志撰文称，这是解放军海军参与国际联合救援任务派出舰船最多的一次，而且这4艘军舰都参加过亚丁湾护航。在搜救海域，071级船坞登陆舰本身是可以进行搜救的，舰载直升机可以在舰船周边50到100公里半径内搜索，陆战队员和潜水员组成的水下搜救分队可以帮助其发现水下可疑目标。总共8艘舰船搭载了5架直升机，配备红外探测和声纳等设备，其中专业救助船“南海救101”还携带了潜水装备和12名专业潜水员。
搜救面临多方面困难
这次搜救任务紧急、搜寻范围大，对中国远洋立体搜救能力是一次较大考验，中国目前展开的搜救行动是从太空、空中再到水面、水下，中国的搜索是全方位、多手段、立体式的。
在太空方面，MH370航班失联后，西安卫星测控中心在第一时间启动应急机制，紧急调动海洋、风云、高分、遥感等4个型号，近10颗卫星为地面搜救行动提供技术支持。同时，加强对北斗导航卫星的状态监控，确保随时为地面救援行动提供可靠的导航、通信支持。
在很大的海域范围内搜索一些诸如漂浮物和油带这样的蛛丝马迹，在这方面，遥感卫星具有独特优势。多日来，中国研究人员一直利用高分辨率卫星成像设备搜索失联飞机。这包括配有高分辨率光学望远镜、红外摄像机、合成孔径雷达和微波探测器等多种不同传感器的卫星。不过，搜救行动并未有实质进展。
一般而言能够观测到疑似漂浮物的装备，主要包括使用合成孔径雷达或者光学相机的对地观测卫星。这些装备对目标区域实施拍照之后，将相关数据实时传送到后方进行判读。对地观测卫星适合大范围侦察，但由于轨道较高，所以需要花时间进一步查证。不过，香港《南华早报》3月12日文章称，中科院遥感所专家指出，受协调不力与人手不足影响，中国不可能立即利用卫星能力搜寻到失联的飞机。
这位专家认为，此次事件过后，中国需要强化卫星的实时监视能力。他表示，尽管中国拥有足够的卫星对大面积区域进行24小时监视，包括失联飞机搜索区域，但这项工作并没有到位。他补充称，监控每一寸土地与洋面都需要有专门工作人员。卫星设备使研究人员能够在指定区域搜寻飞机残骸与碎片。虽然他并没有明确目标体积的大小，但却强调称卫星的分辨率“足以完成工作”。
不过，《南华早报》文章援引南京信息工程大学海洋卫星遥感专家谢涛教授的话称，卫星分辨率不够高可能是导致无法找到失联飞机的原因。谢涛称，波浪也会扭曲微波图像，加大分析难度。搜索耗时越长，飞机碎片被海洋从失事地点带得越远。一些美国与加拿大的卫星能够辨别半米大小的目标，但波浪会加大卫星精确检测的难度。而且，谢涛指出，“如果目标不是金属，而是塑料，那么就很难被雷达发现。”
另外，青岛中国海洋大学卫星遥感专家吴东教授对《南华早报》指出，虽然民用卫星可能发现飞机残骸，但军用间谍卫星则更能够承担这种工作，因为它们设计用于寻找非常小的目标。缺乏失联飞机相关卫星数据证据，可能暗示指定搜救区域是错误的。
